Компьютер-Информ || Архив || Рубрики || Поиск || Подписка || Работа || О "КИ" || Карта
Рубрику ведет Сергей Колесников, author@ci.ru
Биометрические устройства аутентификации существуют уже более 30 лет. Первые коммерческие системы биометрического доступа появились в 70x годах прошлого века. На том момент, они обеспечивали высокий уровень контроля доступа, однако были очень дороги. За этот период появились новые технологии, существенно подешевели сами устройства, в первую очередь благодаря развитию сектора IT. Однако наравне с этим появилась возможность подделки, кражи некоторых биометрических данных в системах контроля доступа. Для таких сфер жизни общества, как пограничный контроль, обслуживание и регистрация пассажиров, электронные идентификационные документы и карты, предупреждение и раскрытие преступлений, вопросы безопасности играют важную роль и в их решении существенную помощь могут оказать автоматизированные системы, основанные на биометрических методах.
Биометрия (Biometrics) - это прикладная область знаний, использующая при создании различных автоматических систем разграничения доступа уникальные признаки, присущие конкретному человеку.
Биометрические признаки - это четкие, индивидуальные, биологически обусловленные характеристики каждого человека. Примерами биометрических методов идентификации могут служить анализ отпечатков пальцев, геометрической формы рук, узора радужной оболочки или сетчатки глаз, расположения кровеносных сосудов, термического образа, лица, голоса, динамики подписи, ритма работы на клавиатуре.
Согласно материалам http://www.x-libri.ru все системы биометрической идентификации выполняют две основные функции:
Регистрация - по нескольким измерениям со считывающего биометрического устройства формируется цифровое представление (шаблон или модель) биометрической характеристики, соответствующей регистрируемому человеку.
Идентификация - одно или большее количество измерений биометрической характеристики со считывающего устройства, преобразуется в пригодную для использования цифровую форму и затем сравнивается:
(вообще в терминологии идентификация/верификация в настоящее время существует некоторая путаница. В российской литературе по безопасности эти понятия жестко разделены: идентификация - это проверка наличия предъявляемого идентификатора (обычно имени пользователя) в списке зарегистрированных, верификация - это проверка принадлежности пользователю (человеку) предъявленного им идентификатора. В то время как в иностранной литературе вся процедура проверки имени/пароля может называться как идентификацией, так и аутентификацией, так и верификацией. С другой стороны в литературе по биометрии под идентификацией часто понимается сравнение "один ко многим", то есть верификация)
Отметим основные моменты, касающиеся систем биометрической аутентификации.
Одобрение и приемлемость пользователями, один из наиболее важных факторов. Использование биометрических систем доступа может вызывать чувство дискомфорта по ряду причин. Так, к примеру, идентификация по отпечаткам пальцев психологически может рассматриваться как ассоциирование личности с преступником. Или, в случае доступа к секретной информации, мнением что с помощью отрезанного пальца можно получить несанкционированный доступ. В таких случаях, боязнь или недоверие к работе системы контроля может привести к неправильному обращению с ним. Опять же, немаловажны скоростные параметры пропускного пункта, его пропускная способность, а также процедуры регистрации, когда речь идет о крупных пропускных терминалах.
Показателями надежности биометрических систем могут служить вероятности ошибок первого и второго рода. Ошибки первого рода определяют вероятность ложного отказа (FRR, False Rejection Rate) и возникают при отказе в доступе легальному пользователю системы. Ошибки же второго рода показывают вероятность ложного допуска (FAR, False Acceptance Rate) и появляются при предоставлении доступа постороннему лицу. FRR и FAR связаны обратной зависимостью. Современные биометрические системы имеют очень большой разброс этих характеристик.
Совместимость с существующими системами. Рассматривая конкретную систему биометрического контроля доступа к вычислительным ресурсам, нужно убедиться в корректности ее работы с имеющимся оборудованием и ПО, а также проанализировать возможность ее интеграции в уже установленные системы защиты.
К этому классу относятся методы, основанные на обработке статических параметров тела человека.
Наиболее распространенным методом на протяжении длительного времени является аутентификация по отпечатку пальца, поэтому рассмотрим его более подробно. Основными причинами широкого распространения этого метода является простота в использовании, вполне приемлемое удобство и относительно высокая надежность.
Первый и самый распространенный способ получения папиллярного узора (отпечатка пальца) строится на использовании системы, состоящей из стеклянной призмы, нескольких линз и встроенного источника света. К недостаткам такого способа, следует отнести, зависимость светового отражения от состояния кожи, что обуславливает потерю полезной дактилоскопической информации. К примеру, сухая кожа представляет собой поверхность с малым коэффициентов отражения. Поэтому полученное сканером изображение будет несколько размытым, что может затруднить его распознавание. Аналогично, наличие загрязнений различной природы, также влияют на результат при таком способе распознавания.
Вторым способом, получения отпечатка пальца, является анализ электрического поля пальца с помощью полупроводниковой пластины. В этом случае, палец объекта аутентификации выступает в качестве одной из пластин конденсатора. А поверхность сенсора, включает в себя кремниевую подложку, содержащую более 100 тыс. "вторых" конденсаторных пластин. В результате обработки получается 8-битное растровое изображение кожного рисунка. Понятно, что в этом случае состояние кожи и степень чистоты рук аутентифицированного лица не играют никакой роли. Вдобавок к этому, такая система более компактна. К минусам, следует отнести, необходимость герметизации положки, что снижает чувствительность, и зависимость от внешнего электромагнитного излучения.
Сам контроль доступа состоит, в формировании уникального цифрового кода для каждого пользователя. Это происходит, посредством выделения характерных зон на полученном дактилоскопическом рисунке и классификации в соответствии со специальными методами (количество слияний/разветвлений линий, отношение ширины линий к промежутку между ними и т.д.). Согласно алгоритму обработки хранится не само изображение, а его математически полученный образ. На основе, которого формируется индивидуальный цифровой код пользователя, который находится во взаимнооднозначном соответствии с рисунком отпечатка пальца. "Картинка" используется только на этапе формирования ключа и в процессе аутентификации, а восстановить рисунок по коду невозможно. Повреждение поверхности зарегистрированного пальца менее чем на треть на результат не повлияет, а в случае серьезного повреждения рекомендуется зарегистрировать другой палец.
В системах применяемых в настоящее время, используется также комбинация обоих алгоритмов, что позволяет повысить уровень надежности системы. В целом, доля отказов в доступе зарегистрированным пользователям составляет 1-3%, ошибочных доступов незарегистрированных пользователей- 0,01-0,0001%. Время авторизации примерно 30 с, анализа - от 0,5 до 2 с.
Следующим методом, который отнесем к статическому классу, является аутентификация по форме ладони. Как понятно, из названия в этом случае, анализируется геометрическое строение кисти руки, что также относится к уникальной биометрической характеристике. Само устройство представляет собой камеру, в которой ладонь поочередно подсвечивается источниками света, с различных сторон, фиксируя полученные проекции. Затем строится трехмерный образ, к которому, в свою очередь, применяется математическая обработка и формируется идентифицирующий код. Математическая модель идентификации в этом случае требует малого объема информации не более десятка байт, что позволяет хранить большой объем записей и достаточно быстро осуществлять поиск.
Применение инфракрасных камер позволяет применять ещё ряд способов распознавания личности. Анализ расположения вен на лицевой стороне ладони путем математической свертки полученного изображения позволяет сформировать уникальный цифровой код. Ещё один способ, в котором применяются инфракрасные камеры, использует термограмму лица, в его основе лежит уникальность расположения артерий.
Перейдем к следующему способу биометрической аутентификации личности, который подразумевает анализ элементов глаза: радужной оболочки и сетчатки.
Радужная оболочка - кольцо расположенное, вокруг зрачка глаза и определяющее его цвет. Помимо этого радужная оболочка имеет определенный узор, уникальный не только для каждого человека, но и для каждого глаза. Для её сканирования обычно применяется цифровая камера, однако для правильного снимка необходимо, чтобы человек занял определенное положение перед камерой, в некоторых случаях автоматика сама подстраивается под местоположение человека. Далее, полученное изображение, подается на вход программы-обработчика, которая выделяет необходимый фрагмент и производит его анализ. Положительным моментом, этого способа является возможность аутентификации на расстоянии более полутора метров.
Следующий метод - анализ рисунка, образованного кровеносными сосудами глазного дна, или, вообще говоря, сетчатки. Кроме сосудов сетчатка содержит элементы зрительного нерва и слепое пятно, однако геометрия этих элементов с течением времени может изменяться. Не смотря, на высокую точность результата, устойчивость к подделке, отрицательные моменты все-таки перевешивают. Во-первых, для получения четкой фотографии рисунка, образованного кровеносными сосудами глазного дна, хрусталик глаза должен находиться в определенном положении, в котором проходящий через него свет минимально преломляется. Человек, не в состоянии точно обеспечить такое положение (как это возможно в случае, с радужной оболочкой), поэтому автоматике требуется время для нахождения оптимального ракурса (1-2 минуты). Кроме этого, сканирование требует дорогостоящего оборудования (используется слабомощное инфракрасное излучение), плюс фотография глазного дна несёт большое количество информации о здоровье человека. Применение такого способа аутентификации обосновано лишь на объектах особой секретности. На заседании биометрического подкомитета ISO в середине прошлого года, из содержания международного стандарта, описывающего формат хранения изображений кровеносных сосудов, были исключены пункты, касающиеся этого метода.
По форме лица. В указанном статистическом методе, обрабатывается двумерный или трехмерный образ лица. С помощью специализированного программного изображения на снимке(ах), полученном(ых) с камеры выделяются контуры и вычисляются параметры носа, губ и т.д. Как правило, съемка эталонов производится под различными углами, с изменяющейся мимикой.
Анализ структуры ДНК. Преимущества данного способа бесспорны, однако используемые в настоящее время методы получения и обработки ДНК требуют большого количества материальных и временных затрат. Поэтому такие системы используются только для специализированных экспертиз.
Следующий класс представляет собой динамические методы биометрической аутентификации. Под этим понимается анализ поведенческих характеристик человека, построенных на особенностях, характерных для подсознательных движений при воспроизведении какого-либо действия.
Один из наиболее распространенных методов - аутентификации по рукописному почерку. Суть способа состоит, в формировании цифрового кода, путем анализа динамики написания. В зависимости от оборудования, учитываются временные характеристики, степень и динамика нажима пишущего инструмента на поверхность при постановке личной подписи или кодового слова. В самом простом случае, может быть анализ совпадения конечных картинок.
Как правило, в таких системах применяются специальные ручки, чувствительные к давлению планшеты. В настоящее время, готовые продукты не обеспечивают всех требований, для них характерна не высокая надежность, тем не менее такой вид аутентификации видится достаточно перспективным.
Следующий метод - клавиатурный почерк (называемый также ритмом печатания) - практически, аналогичен предыдущему, с тем лишь отличием, что вместо росписи используется некое кодовое слово набираемое в общем случае на стандартной клавиатуре. Основной характеристикой, по которой строится цифровой код для идентификации, является динамика набора кодового слова. Такие системы не требуют специального оборудования, однако не обеспечивают достаточный уровень контроля.
Аутентификация по голосу является старожилом среди технологий биометрического доступа. Существует достаточно много способов построения кода идентификации по голосу, как правило это различные сочетания частотных и статистических характеристик голоса. Основные принципы и технологии мы достаточно подробно разбирали в КИ N5 2006г. К преимуществам таких систем, следует отнести удобство в применении, однако не следует забывать про низкую точность идентификации.
Среди менее распространенных методов следует отметить такие как: идентификация по подногтевому слою кожи, по объему указанных для сканирования пальцев, форме уха, запаху тела, по движению губ при воспроизведении кодового слова, по динамике поворота ключа в дверном замке, по улыбке и т.д.
Этим материалом мы заканчиваем, цикл статей на тему распознавания образов. По мнению специалистов IDC рынок продукции, представленный на настоящее время, более чем тремя сотнями фирм, ежегодно растет на 40%. Ожидается, что уже через пару лет биометрия плотно войдет в нашу жизнь, и займет ключевые позиции на рынке не только корпоративных систем безопасности, но и в бытовой сфере. Ведь уже сейчас имеются в наличии, и сотовые телефоны с биометрическим контролем доступа, и биометрические дверные замки и т.д.
Подготовлено по материалам сайтов:
http://www.bytemag.ru
http://www.biometrics.ru
Рубрики || Работа
|| Услуги || Поиск
|| Архив || Дни
рождения
О "КИ" || График
выхода || Карта сайта || Подписка
Рассылка анонсов газеты по электронной почте
Сайт газеты "Компьютер-Информ" является зарегистрированным электронным СМИ.
Свидетельство Эл 77-4461 от 2 апреля 2001 г.
Перепечатка материалов
без письменного согласия редакции запрещена.
При использовании материалов газеты в Интернет гиперссылка обязательна.
Телефон редакции (812) 718-6666, 718-6555.
Адрес: 196084, СПб, ул.Заставская, д.23, БЦ "Авиатор", 3-й этаж, офис 307
e-mail: editor@ci.ru
Для пресс-релизов и новостей news@ci.ru